Файл: Применение объектно–ориентированного подхода при проектировании информационной системы».pdf

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время работа большинства организаций тесно связана с информационными технологиями. Уже многократно доказано, что внедрение и применение специально сконструированной либо стандартной информационной системы значительно облегчает деятельность сотрудников организации со стороны добавления, изменения, обработки, удаления и архивирования информации. Подобный подход позволяет не только освободить персонал от ручной работы, но и повысить оперативность труда, его эффективность и достоверность.

Методики, применяемые для проектирования программ и их систем, естественно, были сформированы не за один день, а становление их проходило на протяжении достаточно продолжительного промежутка времени. Необходимость создания все новых и новых методик обнаруживалась при разработке сложных программных систем в условиях дефицита времени на разработку. Такие инциденты были свойственны крупным промышленным организациям, в частности, оборонного ведомства. По этой причине некоторые сегодняшние методики изначально были, например, внутренними стандартами Министерства Обороны Соединенных Штатов Америки.

На сегодняшний день наиболее известными и часто встречающимися являются три подхода к проектированию информационной системы: структурный, процессный и объектно–ориентированный.

Структурный подход основывается на алгоритмической декомпозиции, при которой особо тщательное внимание необходимо уделять порядку происходящих событий.

Процессный подход ориентирован не на организационную структуру, а на бизнес–процессы, протекающие в самой организации.

Объектно–ориентированный подход основывается на выделении компонентов, которые являются либо субъектами действий, либо объектами действий. При объектно–ориентированной декомпозиции каждый объект обладает своим собственным поведением и каждый из них моделирует некоторый объект реального мира.

Таким образом, объектно–ориентированный подход предоставляет наиболее наглядную информацию и возможности для проектирования.

Исходя из вышесказанного, определяется цель исследования: рассмотреть особенности применения объектно–ориентированного подхода при проектировании информационной системы.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

1. Проанализировать структурный подход к проектированию информационной системы;
2. Охарактеризовать сущность объектно–ориентированного подхода;
3. Выявить преимущества и недостатки применения объектно–ориентированного подхода при проектировании информационной системы;
4. Рассмотреть примеры программных продуктов, применяемых для реализации объектно–ориентированного подхода.

---

Структура работы включает в себя две главы, каждая из которых содержит два параграфа. Кроме того, в структуру работы включены такие элементы, как содержание, введение, заключение и список использованной литературы.

Теоретическая база работы – исследования известных авторов, изучающих проблему проектирования информационных систем, в частности, это Васильев А. Н., Колесов Ю. Б., Павловская Т. и др.

1. Подходы к проектированию информационной системы

Структурный подход к проектированию информационной системы

К сегодняшнему дню в программных разработках известны два основных подхода: структурный (также известен как функциональный) и объектно–ориентированный. Ключевыми отличиями среди основных методов являются подходы к декомпозиции систем. В основе структурного подхода лежит принцип функциональной декомпозиции, который подразумевает описание структуры системы в терминах иерархии ее функций и передачи информации между отдельными функциональными элементами. Второй, объектно–ориентированный подход основывается на объектной декомпозиции. При этом структура системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена сообщениями между объектами.

Принципиальное различие между двумя рассмотренными подходами является способ декомпозиции системы.

Структурный подход известен во всем мире под самыми разнообразными наименовании, среди них наиболее известными являются – «разделяй и властвуй» (divide et impera), иерархическая декомпозиция и др. В частности, при проектировании информационной системы системный подход означает, что ее следует разделять (декомпозировать) на несколько подсистем, каждая из которых доступна к разработке независимо от других. Такой подход при разработке частей системы позволяет держать в уме информацию именно о той подсистеме, которая сейчас находится в разработке, а не обо всех остальных частях системы. Корректная декомпозиция и членение системы представляют собой основной способ преодоления сложностей разработки больших систем программного обеспечения [11].

---

Понятие «корректная» по отношению к декомпозиции означает выполнение следующих требований:

• количество связей между отдельными частями системы – минимально;
• связность отдельных частей внутри каждой подсистемы, наоборот, должна быть максимальной.

Кроме того, структура всей проектируемой системы должна быть такой, чтобы все взаимодействия между ее частями укладывались в стандартные рамки:

• каждая часть системы должна инкапсулировать свое содержимое (скрывать его от других подсистем);
• каждая часть системы должна иметь четко определенный интерфейс и взаимодействие с другими подсистемами.

Итак, сущность структурного подхода к разработке информационных систем заключается в декомпозиции самой системы согласно различным автоматизируемым функциям: система разбивается на функциональные подсистемы, которые, в свою очередь, делятся на подфункции, те – на задачи и так далее до конкретных процедур. При этом проектируемая информационная система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие части взаимосвязаны [9].

Все наиболее распространенные методологии структурного подхода базируются на нескольких общих принципах. В качестве двух базовых принципов применяются следующие:

• «разделяй и властвуй» – принцип решения массивных сложных вопросов посредством их разбиения на несколько маленьких, независимых друг от друга задач, которые легче и понятнее;
• принцип иерархического упорядочивания – принцип организации составных частей вопроса в виде иерархических древовидных структур с добавлением новых деталей на каждом новом уровне.

Кроме того, к настоящему времени сформировалась иная классификация принципов, которая представлена ниже:

1. принцип абстрагирования. Данный принцип заключается в выделении основных аспектов системы и отделения их от второстепенных;
2. принцип формализации. Суть принципа формализации состоит в необходимости строгого методического подхода к решению вопроса;
3. принцип непротиворечивости. Данный принцип подразумевает обоснованность и согласованность элементов;
4. принцип структурирования данных. Суть названного принципа состоит в том, что информация должна быть структурирована и иерархически организована [16].

При применении структурного подхода применяются в основном две группы средств, которые иллюстрируют функции, выполняемые системой, а также отображает отношения между данными. Каждой отдельной выделенной группе средств соответствуют некоторые виды моделей (диаграмм). Среди наиболее распространенных можно выделить:

---

• SADT модели и соответствующие функциональные диаграммы;
• DFD диаграммы потоков данных;
• ERD диаграммы «сущность–связь» [4].

Одним из наиболее значительных различий между разновидностями структурного анализа является их функциональность.

Модели SADT (IDEF0) являются самыми удобными для построения функциональных моделей. Они наделены возможностью наглядно отобразить функциональную структуру объекта и все ее составляющие: производимые действия и связи между ними. Благодаря этому возможно четко проследить логику и взаимодействие процессов организации. В качестве главного достоинства нотации можно назвать возможность получить полную информацию о каждой работе или подсистеме, благодаря ее жестко регламентированной структуре. С помощью четко разработанной структуры можно также обнаружить все недостатки, которые касаются как самого процесса, так и того, с помощью чего он реализуется: дублирование функций, отсутствие механизмов, регламентирующих данный процесс, отсутствие контрольных переходов и т.д. [4]

DFD предоставляет возможность анализа информационного пространства системы и применяется для описания документооборота и обработки информации. Исходя из этого, диаграммы DFD применяют в качестве дополнения модели бизнес–процессов, выполненной в IDEF0.

Рисунок 1. Модель в нотации IDEF0

IDEF3 хорошо приспособлен для сбора информации, необходимой для проведения анализа системы с точки зрения расхождения между процессами во времени.

Обобщенно достаточно сложно говорить о достоинствах и недостатках отдельных нотаций. Возможно возникновение таких ситуаций, когда анализ IDEF0 не показал недостатков в деятельности организации с точки зрения технологического или производственного процесса, но, несмотря на это, гарантировать отсутствие ошибок нельзя. В связи с этим в следующем этапе анализа рекомендуется переход исследованию информационных потоков при помощи DFD, а еще позднее – объединение пространств при помощи последнего подхода – IDEF3 [11].

Объектно–ориентированный подход к проектированию информационной системы

Объектно–ориентированное программирование представляет собой такую технологию программирования, когда программа рассматривается как набор дискретных объектов, которые, в свою очередь, содержат наборы структур данных и процедур, взаимодействующих с другими объектами.

Поведение или функционирование объекта можно определить последовательной сменой состояний. Состояние объекта, параметры которого не испытывают воздействий, остается неизменным. Внешнюю среду для объекта или системы объектов можно определить как множество существующих за пределами системы элементов любой природы, которые оказывают влияние на систему или находятся под ее воздействием [2].

---

Если существует некоторое множество объектов, которые находятся во взаимодействии друг с другом, то для каждого из них все прочие объекты из этого множества будут являться частью внешней среды. Объекты воздействуют друг на друга при помощи обмена сообщениями.

Объектно–ориентированный подход (ООП) к проектированию информационной системы применяет объектную декомпозицию. При этом структура системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена сообщениями между объектами. Каждый объект системы при этом обладает своим собственным поведением, которое моделирует поведение объекта реального мира.

Концептуальной основой объектно–ориентированного подхода является объектная модель. Среди ее основных понятий как основные можно выделить понятия объекты и атрибуты, целое и часть, классы и экземпляры [19].

Объект можно определить как осязаемую реальность – предмет или явление, которое имеет четко определяемое поведение. Объект обладает такими характеристиками, как состояние, поведение, индивидуальность; структура и поведение схожих объектов определяют общий для них класс. Термины «экземпляр класса» и «объект» можно назвать эквивалентными. Состояние объекта можно охарактеризовать перечнем всех возможных свойств данного объекта и текущими значениями каждого из этих свойств. Поведение также определяет воздействие объекта на другие объекты и, наоборот, с точки зрения изменения состояния этих объектов и передачи сообщений. Другими словами, поведение объекта полностью можно определить его действиями.

Некоторое воздействие одного объекта на другой с целью вызвать соответствующую реакцию называется операцией. Как правило, в объектных и объектно–ориентированных языках операции, которые выполняются над данным объектом, понимаются методами и представляют собой составную часть определения класса.

Класс – это некоторое множество объектов, которые связаны общностью структуры и поведения. Класс инкапсулирует (объединяет) в себе данные (атрибуты) и поведение (операции). Любой объект представляет собой экземпляр класса [7].

Среди основных базовых составляющих объектно–ориентированного подхода можно выделить основные:

• • унифицированный процесс;
  • унифицированный язык моделирования;
  • шаблоны проектирования.

Унифицированный процесс представляет собой процесс разработки программного обеспечения, обеспечивающий упорядоченный подход к распределению задач и обязанностей в организации–разработчике. Унифицированный процесс охватывает весь жизненный цикл программного обеспечения, включая определение требований и сопровождение, и является обобщенным каркасом, который может быть применен (специализирован) для разработки и сопровождения широкого круга систем.

---